• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권10호
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• pp.817-822
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• 2017

제동 장치는 기계장치의 사용자나 시스템의 안전관점에서 가장 중요한 요소 중 하나이며, 작동 조건 내에서 신뢰성 있는 제동력이 유지 되어야 한다. 일반적으로 브레이크는 운동에너지를 마찰을 통해 열에너지로 변환하여 회전하는 기계장치를 제동한다. 운동에너지가 열에너지로 전환되는 과정에서 고온의 열이 발생하여 기계적 거동에 영향을 준다. 마찰열은 브레이크 시스템의 열팽창 및 마찰계수 변화 등에 영향을 주고 제어되지 않는 고온은 브레이크 성능을 저하시킨다. 따라서 브레이크의 발열을 예측하고 이를 제어하는 것은 중요하다. 마찰열을 예측하기 위한 다양한 수치해석 연구들이 수행되었지만, 계산의 효율 및 재원의 한계로 수치해석의 경계조건을 다양한 형태로 가정하여 마찰열 예측 연구를 수행하였다. 가정된 마찰열 거동은 실제 열전달 온도 분포 경황과 차이가 있고 이를 이용한 냉각 효과나 열응력 수치해석 결과의 신뢰성이 부족하다. 이러한 한계점을 극복하고 마찰열 예측 시뮬레이션 절차를 정립하기 위하여 본 연구에서는 열-구조 결합 요소를 사용하여 브레이크 시스템의 마찰열 발생을 직접적으로 모사하는 시뮬레이션을 수행하였다. 본 논문은 Finite Element Method(FEM)을 이용하여 브레이크 작동에 따른 마찰열 발생을 모사하고 열분포 특성을 분석하기 위해 브레이크 모델을 대상으로 열-구조 연성요소를 적용한 수치해석 연구를 수행하였다. 이 연구는 마찰열 직접 모사의 필요성을 제안하고 시뮬레이션에 필요한 정보를 제공할 수 있다 판단된다.

• 동력기계공학회지
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• 제16권6호
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• pp.11-18
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• 2012

대형 상용 엔진에서 발생하는 유효 도시 마력의 약 4~15%는 마찰 손실을 통해서 사라지며 마찰 손실 중 약 40~55%는 엔진 실린더와 피스톤 사이의 마찰에 의하여 발생하여, 엔진 전체에서 발생하는 마찰 손실 중 가장 많은 부분을 차지하고 있다. 이 연구에서는 엔진 실린더 라이너의 온도 분포 개선을 통해 라이너를 따라 유막을 형성하고 있는 윤활유의 적정 점성을 유지시키는 방법을 제시하고자 한다. 피스톤-라이너에서 발생하는 마찰 특성은 피스톤의 행정 위치에 따라서 접촉 마찰과 유막에 의한 마찰로 구분되며 이에 따라 요구되는 윤활유의 점성 특성 또한 달라진다. 먼저 해석 모델을 통하여 실린더 라이너 내부 온도 분포 특성을 확인한 후 피스톤 마찰 특성을 고려한 적정 온도 분포를 고찰하며 실린더 라이너에 열저항 코팅을 통해서 이를 구현하였다. 또한 실린더-피스톤 간의 마찰/윤활 해석을 통하여 열저항 코팅의 마찰 개선효과를 확인하였다.

• 한국윤활학회:학술대회논문집
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• 한국윤활학회 1988년도 제8회 학술강연회초록집
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• pp.35-48
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• 1988

상대 접촉하고 있는 물체에 미끄럼 운동이 가해질 경우 마찰에 의해 발생되는 거의 모든 에너지는 열로써 나타나게 된다. 이러한 마찰열은 주로 adhered junctions의 파괴 및 표면돌기(surface asperities)들의 소성 변형에 의한 열역할적 비가역 반응의 결과로 발생된다. 접촉부위의 발생열은 양 접촉제의 접촉면에 전달되어 접촉표면 온도의 급격한 증가를 초래하며 그 결과로 여러가지 surface phenomena, 즉 마찰, 마모, 산화(oxidation), 부식 및 구조적 열화(structural degradation) 금속학적 상변화등에 큰 영향을 미치게 된다. 딸서 볼 및 로울링 엘레먼트 베어링, 기어, 캠과 태핏, 브레이크 등 기계요소의 설계를 위한 주인자로서 근래에 들어 접촉표면의 온도가 주목받고 있다. 표면에 존재하는 layer로서는 금속표면에 응착시킨 coating layers, contaminant films, physisorbed 또는 chemisorbed films, oxide layers 또는 마찰열에 의해 형성되는 경도가 아주 높은 내마모층(hard wear-resistant layers) 등이 고려될수 있다. 낮은 열전도성을 가진 oxide film이 접촉 표면이 온도를 증가시킨다는 것이 Jaeger에 의해 지적되었으며 Ling과 Lai는 moving heat sjource가 가해지는 layered surface의 표면온도분포를 구하면서 substrate와 thermal property가 다른 layer가 존재하게 되면 그 두께가 아주 얇더라도 (1 마이크론 정도) 표면온도는 크게 변화됨을 보였다.

• 한국융합학회논문지
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• 제9권1호
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• pp.283-289
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• 2018

자동차 디스크 브레이크시스템에서는 열유속 및 열변형 등과 같은 이유로 마찰열이 균일하게 분산되지 않는다. 마찰열에 의한 열탄성 변형이 접촉압력 분포에 영향을 미치게 되고, 접촉하중이 디스크 브레이크 표면상의 작은 영역에 집중되어 열탄성 불안정성을 초래 할 수 있다. 본 연구에서는 실험적 계산식과 Kao 제안한 디스크와 패드의 접촉압력에 대한 해석방법을 참고로 하여 3차원 축대칭 모델을 통하여 실제로 제동 시 발생되는 디스크와 패드의 접촉을 고려한 온도해석 및 열변형 해석을 하였다. ANSYS를 사용하여 디스크와 패드의 접촉면에서 발생하는 열탄성 불안전성 문제를 열하중과 기계적 하중으로 동시에 고려하여 해석하였다. 디스크와 패드가 직접 접촉하는 3차원 축대칭 모델을 구성하여 디스크의 마찰면 온도, 열변형, 접촉 열응력을 관찰함으로써 디스크에서 일어나는 열적 거동을 보다 정확하게 관찰하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제11권3호
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• pp.7-12
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• 2007

마찰용접은 소재를 서로 마찰시켜 마찰열에 의해 용접하는 방법이다. 본 연구는 내부에 유동부를 갖는 부분을 마찰용접을 이용하여 용접했을 때 유체의 유동에 영향이 없는 유동부를 설계하는데 목적을 두고 있다. 용접부의 설계 변수를 결정하고 이에 대하여 마찰용접 해석을 DEFORM-2D를 이용하여 해석을 수행하였다. 마찰용접 해석을 수행하기 위해 온도변화에 따른 마찰계수와 업셋 압력, 소재의 분당회전수, 그리고 유동응력을 입력해 주었다. 해석결과에 따라서 유동에 영향이 없는 용접부의 최적형상을 결정하였다.

• Tribology and Lubricants
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• 제3권2호
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• pp.64-67
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• 1987

미끄럼 운동에 의하여 미세한 시일링 간극에 열이 발생할 때 어떠한 빠르기로 발생된 열이 재질 내부로 전파되는가를 속도의 개념으로 이론적 해석을 하였다. 발생된 마찰열이 시일재질 내부로 전파되는 속도는 불안정한 온도의 파장에 의하여 커다란 영향을 받고 있다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제31회 추계학술대회논문집
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• pp.283-287
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• 2008

충격과 관통 같은 에너지의 소실은 열을 발생시키며 이를 통하여 기계적 변화와 더불어 열적 변화를 유발하게 된다. 고에너지 물질의 경우 이런 마찰에 의해 발생되는 열이 점화 원인이 될 수 있다. 그래서 본 연구에는 BAM 마찰 실험을 통하여 획득된 HMX, RDX 그리고 AP를 기반으로 한 추진제의 마찰 점화 실험 자료를 바탕으로 하여 마찰에 의한 고에너지 물질의 점화를 모델링한다.

• Tribology and Lubricants
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• 제30권5호
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• pp.265-270
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• 2014

Frictional heat greatly influences the friction behaviors during clutch engagement. Therefore, the engagement of a wet or dry clutch is frequently not under control by the frictional heat. In a wet clutch, the frictional temperature also specially needs to be controlled, and in many cases, the clutch material is selected to prevent a temperature rise from the friction between friction pad and separator. However, only the selection of the clutch material cannot ensure sufficient control of the temperature rise by the friction. The groove pattern on a friction pad is designed for more flow rates of transmission fluid between the contact gap of clutch pad and separator for the cooling effect. In this work, grove patterns are designed for more flow rates out of the contact gap between friction pad and separator plate. Selected groove design shows the improvement flow rates of transmission fluid through both inner and outer radius, where most of the transmission fluid flows through the outer radius when the clutch is engaged due to the centrifugal force in conventional wet clutch groove. Several comparisons of the amounts of frictional heat generated on clutch pads are made in order to verify the decrease of the temperature rise according to the flow rates along the groove patterns.

• Journal of Welding and Joining
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• 제5권1호
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• pp.2-15
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• 1987

마찰용접은 접합하려는 재료를 접촉시켜 일정 압력과 동시에 회전 운동을 가하여 접촉면간에 마찰열을 발생시켜 재료가 충분한 온도에 도달될 때 회전운동을 급정지하고 최종압력을 가하여 접합시키는 방법이다. 국내에서는 지금까지 확인된 자료에 의하면 총 보유대수 20대중 자동차 부품 생산에 12대, 연구용 3대, 기타 5대로서 대부분 자동차부품 생사에 투입되고 있으며, 앞으로 부품류 생산에도 적용가능성이 높음을 확인하였다. 그러나 국내 자동차산업은 발전 유망업종이 되고 있을뿐더러 엔화 상승으로 인한 부품의국산화 대책이 활발히 논의되고 있어서, 국내 산업 발전을 위해서는 마찰용접기의 국산화 및 마찰용접의 기업화 적용에 대한 연구가 시급한 실정 이다.

• 한국철도학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.188-194
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• 2008

철도차량의 기계제동에 사용되는 제동 디스크의 표면에는 반복적인 마찰제동에 의해 열피로에 기인한 열균열이 발생하게 된다. 이러한 열균열은 제동성능 저하, 제동장치 유지보수비용 증가를 발생시키고 심지어는 대규모 열차사고의 원인으로 작용할 수도 있다. 본 연구에서는 우리나라의 새마을 및 무궁화 열차를 대상으로 고내열성을 지닌 제동 디스크 재질을 개발하기 위하여 FC280, FC250, NCM 등의 후보 재질을 선별하여 각 재질의 화학원소 성분과 비율을 결정하였다. 선별된 후보 재질로 주물 공시재를 제작하여 화학적 성분 분석, 결정 및 흑연조직 분석을 하였고 후보재질 시편에 대한 기계적 특성 시험 및 마찰특성 시험을 실시하여 현재 사용되는 제동 디스크 재질 특성과 비교하였다. 기계적 특성시험 결과 NCM이 가장 큰 인장강도를 보이나 마찰계수는 가장 작았다. 소형 다이나모 시험기에서 마찰제동 시 제동 속도 및 제동압력 변화에 대해 가장 안정적인 마찰계수를 나타내는 것은 현재의 사용품인 것으로 나타났다.